第一章發(fā)動機性能

1、發(fā)動機原理主講：程勉宏主講：程勉宏 汽車發(fā)動機原理以發(fā)動機性能為主要研究對象，把合理組織工作過程，提高整機性能作為主要內容，通過分析各工作過程中影響性能指標的諸多因素，從中找到提高汽車發(fā)動機性能指標的一般規(guī)律。 本課程的任務是研究汽車發(fā)動機的工作過程及整機性能，掌握發(fā)動機實際工作過程的分析方法及性能指標與各工作過程的內在聯(lián)系；了解影響整機性能的基本途徑。發(fā)動機的基本構成兩大機構l曲柄連桿機構l配氣機構 五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)l進排氣系統(tǒng)進排氣系統(tǒng)l燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)l潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)l冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)l起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)l點火系統(tǒng)（汽油機）點火系統(tǒng)（汽油機）骨架l機體l氣缸套l曲軸箱l氣缸蓋l油

2、底殼 第第1 1章章 發(fā)動機的性能發(fā)動機的性能1.1 緒論 1.2 發(fā)動機理論循環(huán) 1.3 四行程發(fā)動機的實際循環(huán)1.4 實際循環(huán)的評定指示指標1.6 熱平衡1.5 機械損失（1 1）動力性指標功率、轉矩、轉速；）動力性指標功率、轉矩、轉速；（2 2）經(jīng)濟性指標燃料與潤滑油消耗率；）經(jīng)濟性指標燃料與潤滑油消耗率；（3 3）強化指標升功率、活塞功率和強化系數(shù)；）強化指標升功率、活塞功率和強化系數(shù)；（4 4）運轉性能指標冷起動性能、噪聲和排氣品質；）運轉性能指標冷起動性能、噪聲和排氣品質；（5 5）耐久可靠性指標大修或更換零件之間的最長）耐久可靠性指標大修或更換零件之間的最長運行時間與無故障長期工

3、作能力。運行時間與無故障長期工作能力。 經(jīng)濟性、動力性、可靠耐久性、使用維修性、排放噪聲性以及加工工藝性等各個方面 。1.1 緒論 一、發(fā)動機分類 發(fā)動機也叫內燃機：按其不同的特點可分為多種類型1、使用的燃料：1）汽油機：用火花塞點燃，往復活塞式。=8-12。2）柴油機：柴油和空氣混合氣通過壓燃自行著火的往復活塞式。3）天然氣發(fā)動機NG4）液化石油氣發(fā)動機LPG5）酒精發(fā)動機6）雙燃料多燃料發(fā)動機2、點火方式：壓燃式、點燃式 3、工作循環(huán)：二沖程、四沖程4、活塞運動方式：往復式、旋轉式5、冷卻方式：冷卻液、風冷6、氣缸數(shù)量：單缸機、多缸機7、進氣形式：非增壓（自然吸氣式）、增壓8、混合氣的形成

4、：化油器式、缸內直噴、進氣道噴射、 分層給氣式9、燃燒室形式：開式燃燒室、分隔式燃燒室10、氣門形式與數(shù)量：二氣門、多氣門；頂置氣門、側置氣門1.單缸機主要特點：體積小重量輕，結構簡單，零部件少，應用于小型設備的動力。圖為一臺二沖程風冷發(fā)動機，升功率高于四沖程機，存在掃氣損失，采用混合燃油，存在燒機油，且HC排放高，油耗高。二、典型內燃機結構2.多缸機 主要特點：轉矩輸出均勻，平衡好，體積較大，應用于車輛。分為直列和V性排列方式， 常用3、4、6、V6、V8、V12缸等。排放與油耗好于二沖程機。圖中所示為一臺四沖程水冷直列三缸機發(fā)動機，采用化油汽供油，單頂置凸輪軸，通過搖臂驅動氣門，齒型帶傳動

5、。 圖為直列四缸四沖程水冷發(fā)動機，化油器供油，頂置凸輪軸，齒型帶傳動、中間軸驅動分電器。Alfa Romeo 1.9 JTD 16v 在熱機中，確定工質所經(jīng)歷的過程稱為循環(huán)。發(fā)動機的實際熱力循環(huán)是由進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣等多個過程所組成的，循環(huán)中工質存在著質和量的變化，整個過程是不可逆的。 要確切地描述發(fā)動機中實際的熱力過程，在目前條件下還非常困難。為了了解發(fā)動機的 熱能利用的完善程度； 能量相互轉換的效率； 尋求提高熱量利用率的途徑。 將發(fā)動機的實際循環(huán)進行若干簡化，提出一種假想循環(huán)，這種假想循環(huán)就稱為“理論循環(huán)”。 1.2 發(fā)動機理論循環(huán)意義：通過對理論循環(huán)的研究，可以清楚地確定影響

6、性能的某些重要因素，從而找到提高發(fā)動機性能的基本途徑。 理論循環(huán)的簡化假定： 工質是一種理想的完全氣體，在整個循環(huán)中保持物理及化學性質不變，其狀態(tài)參數(shù)的變化遵守氣體狀態(tài)方程： 不考慮實際存在的工質更換以及漏氣損失，工質數(shù)量保持不變，循環(huán)是在定量工質下進行的。 把氣缸內工質的壓縮和膨脹看成是完全理想的絕熱等熵過程，工質與外界不進行熱交換，無摩擦、流動損失, 工質比熱容為常數(shù)。 用假想的定容或定壓加熱來代替實際的燃燒過程，用定容放熱代替實際排氣帶走的熱量。 基本名詞及定義基本名詞及定義 工作循環(huán)工作循環(huán)：完成一個熱能轉化為機械能的過程。：完成一個熱能轉化為機械能的過程。 止點（死點）止點（死點）：

7、活塞在氣缸中的極限位置。：活塞在氣缸中的極限位置。 上止點：活塞頂部離曲軸中心最遠處。上止點：活塞頂部離曲軸中心最遠處。 下止點：活塞頂部離曲軸中心最近處。下止點：活塞頂部離曲軸中心最近處。 工作行程（工作行程（ ）：上下止點間的距離。：上下止點間的距離。四行程發(fā)動機：活塞經(jīng)四個行程完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機四行程發(fā)動機：活塞經(jīng)四個行程完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機二行程發(fā)動機：活塞經(jīng)二個行程完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機二行程發(fā)動機：活塞經(jīng)二個行程完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機 曲柄半徑曲柄半徑 ：曲軸中心與連桿軸徑中心之距：曲軸中心與連桿軸徑中心之距 SRRS2曲 軸曲 柄連 桿活 塞排 氣 門進 氣 門行程

8、下 止 點上 止 點 氣缸余隙容積氣缸余隙容積 （燃燒室容積）：活塞在上止點時，活塞頂部（燃燒室容積）：活塞在上止點時，活塞頂部 以上的容積。以上的容積。 氣缸工作容積氣缸工作容積 （氣缸排量）：活塞從上止點到下止點所走過（氣缸排量）：活塞從上止點到下止點所走過的容積。的容積。 發(fā)動機排量發(fā)動機排量 ：各缸排量之和。：各缸排量之和。 氣缸總容積氣缸總容積 ：活塞在下止點時，活塞頂部以上的容積。：活塞在下止點時，活塞頂部以上的容積。 壓縮比壓縮比 ：氣缸總容積與燃燒室容積之比。：氣缸總容積與燃燒室容積之比。 一般：汽油機一般：汽油機 610 柴油機柴油機 1624 SDVs42iVVsecsVV

9、 cVsVeVaVccscaVVVVV圖圖 1-11-1圖圖 1-11-1（b b）為等容循環(huán)（也稱奧托循環(huán)）為等容循環(huán)（也稱奧托循環(huán)）ac ac 為絕熱壓縮；為絕熱壓縮；cz cz 為等容加入熱量為等容加入熱量Q Q1 1; ;zb zb 為絕熱膨脹；為絕熱膨脹；ba ba 為等容釋放熱量為等容釋放熱量Q Q2 2。根據(jù)加熱方式的不同, 理想循環(huán)有三種形式一、 理論循環(huán)三種形式壓縮過程的容積變化用壓縮比：壓縮過程的容積變化用壓縮比： 膨脹過程的容積變化用后膨脹比膨脹過程的容積變化用后膨脹比 ： ascccVVVVVbzVV定容加熱的壓力升高，以壓力升高比：定容加熱的壓力升高，以壓力升高比：z

10、cPP 圖（圖（c c）為等壓循環(huán)（也稱狄賽爾）為等壓循環(huán)（也稱狄賽爾dieseldiesel循環(huán)）循環(huán)） ac ac 為絕熱壓縮；為絕熱壓縮； cz cz 為定壓加入熱量為定壓加入熱量Q1; Q1; zb zb 為絕熱膨脹；為絕熱膨脹； ba ba 為等容釋放熱量為等容釋放熱量Q2Q2。 定壓加熱過程的容積變化用預膨脹比定壓加熱過程的容積變化用預膨脹比 表示表示, ,其它同等容循環(huán)。其它同等容循環(huán)。 zcVV 圖（圖（a a）為混合循環(huán)）為混合循環(huán) a a c c 為絕熱壓縮；為絕熱壓縮； c z c z 為定容加入熱量為定容加入熱量QQ1 1; ; y z y z 為定壓加熱量為定壓加熱量

11、QQ1 1; ; z b z b 為絕熱膨脹；為絕熱膨脹； b a b a 為等容釋放熱量為等容釋放熱量Q Q2 2。n定容加熱循環(huán)汽油機 n 定壓加熱循環(huán)高增壓和低速大型柴油機n混合加熱循環(huán)高速柴油機1、循環(huán)熱效率 定義Q2工質在循環(huán)中放出的熱量（J） n意義：評定循環(huán)經(jīng)濟性t1212111QQQQQQWt二、理論循環(huán)評定指標n定義：工質所做循環(huán)功W（J）與循環(huán)加熱量Q1（J）之比2、循環(huán)熱效率公式壓縮比，壓力升高比，預膨脹比， ； 后膨脹比，K絕熱指數(shù)。 ascccVVVVV111111KKKtm（1）按工程熱力學公式，混合加熱循環(huán)的熱效率為：bzVVzcPPzcVV反映氣缸容積反映氣缸容

12、積反映供油規(guī)律反映供油規(guī)律壓力升高比，在定容過程中代表了加熱量大小）（3）定壓加熱循環(huán)（=1）熱效率為 ：111KtV（2）定容加熱循環(huán)（=1）熱效率為 ：1111(1)KtPKK tk當當 不變不變t當當 不變不變t3、循環(huán)熱效率計算式分析（1）混合加熱循環(huán)熱效率111111KKKtm1 1）當當 、 不變不變tk2 2）當當 不變不變tt壓縮比的影響壓縮比的影響 壓縮比對上述三種理想循環(huán)的影響是相同的。由壓縮比對上述三種理想循環(huán)的影響是相同的。由熱效率的公熱效率的公式式： , ,提高循環(huán)平均吸熱溫度，降低循環(huán)平均放熱溫度擴大了循提高循環(huán)平均吸熱溫度，降低循環(huán)平均放熱溫度擴大了循環(huán)溫差和膨脹

13、比環(huán)溫差和膨脹比, , t t 。 當壓縮比較小時，熱效率當壓縮比較小時，熱效率隨壓縮比的增加顯著增大；當隨壓縮比的增加顯著增大；當壓縮比較大時，熱效率隨壓縮壓縮比較大時，熱效率隨壓縮比的增加增大較少。比的增加增大較少。太大受到太大受到爆震限制爆震限制由試驗曲線看出由試驗曲線看出: :111111KKKtm因素 混合加熱循環(huán) 定容加熱循環(huán) 定壓加熱循環(huán) tttKtttCttttCtCt理論循環(huán)熱效率影響因素分析 5、循環(huán)平均壓力pt 定義：單位氣缸容積所做的循環(huán)功， 用來評定 循環(huán)的做功能力n式中 W循環(huán)所做的功（J） Vs氣缸工作容積（L） stVWp 混合：混合： 定容：定容： 定壓：定壓

14、：takktmkkpp1111takktvkpp111takktpkkpp) 1(11 pt是隨壓縮始點壓力pa、壓縮比、壓力升高比、初膨脹比、絕熱指數(shù)K和熱效率的增加而增加。6 6、三種理論循環(huán)的比較、三種理論循環(huán)的比較a) a) Q Q1 1， 相同：相同：等容加熱速率快，等容加熱速率快， Q Q2p2p Q Q2m2m Q Q2v2v tvtv t tm m tptpb) b) Q Q1 1，p pz z相同：相同： 不同，即不同，即 p p m m v v Q Q2v2v Q Q2m2m Q Q2p2p tptp t tm m tvtvc) c) T Tz z，p pz z相同：相同：

15、工質做功能力相同，工質做功能力相同， Q Q2p2p= =Q Q2m2m= =Q Q2v2v tptp t tm m tvtv7、理論循環(huán)的重要指導意義（1）指出了改善內燃機動力、經(jīng)濟性能的基本原則： 提高高溫熱源的平均溫度，即提高加熱過程中工質的平均溫度。 提高壓縮比 提高循環(huán)加熱的等容度 保證工質有較高的絕熱指數(shù)K（2）提供了內燃機之間進行動力性、經(jīng)濟性比較的理論依據(jù)t 實際循環(huán)有較多的損失，熱效率較低，作功也實際循環(huán)有較多的損失，熱效率較低，作功也較少，具體表現(xiàn)在以下五個方面：較少，具體表現(xiàn)在以下五個方面：1 1）工質不同）工質不同2 2）氣體流動阻力）氣體流動阻力3 3）傳熱損失）傳熱

16、損失4 4）燃燒不及時、后燃及不完全燃燒損失）燃燒不及時、后燃及不完全燃燒損失5 5）漏氣損失）漏氣損失8、實際循環(huán)存在的問題1 1）工質不同）工質不同l理想循環(huán)的工質，性質不變，比熱容不變。l實際循環(huán)的工質，燃燒前、燃燒過程中及燃燒后不同。成分和物質的量發(fā)生變化；比熱容隨溫度升高而上升；高溫分解使循環(huán)熱效率下降。2 2）氣體流動阻力）氣體流動阻力l理想循環(huán)是閉式循環(huán)，沒有任何流動阻力損失。l實際循環(huán)是開式循環(huán)，有一定的流動阻力損失。3 3）傳熱損失）傳熱損失l理想循環(huán)，無傳熱損失。l在實際循環(huán)，存在傳熱損失。4 4）燃燒不及時、后燃及不完全燃燒損失）燃燒不及時、后燃及不完全燃燒損失l理想循環(huán)

17、，示功圖上方呈方角形，無燃燒損失。l實際循環(huán)，示功圖上方呈圓弧形，存在燃燒不及時損失。l在內燃機中，后燃延續(xù)上止點后才能結束。l少量燃油來不及燃燒即隨排氣排出，引起不完全燃燒損失。5 5）漏氣損失）漏氣損失l理想循環(huán)，無漏氣損失。l實際循環(huán)，活塞環(huán)與氣缸壁之間常有微量工質漏出，存在漏氣損失。一、四行程發(fā)動機示功圖 1.3 四行程發(fā)動機的實際循環(huán)實際循環(huán)：實際循環(huán)：1 1個循環(huán)個循環(huán)4 4個行程個行程5 5個過程：個過程： 進氣進氣- -壓縮壓縮- -燃燒燃燒- -膨脹（做功）膨脹（做功）- -排氣，各過程都存在各排氣，各過程都存在各種損失種損失 示功圖就是把發(fā)動機在示功圖就是把發(fā)動機在1 1個

18、循環(huán)中氣缸工質狀態(tài)的個循環(huán)中氣缸工質狀態(tài)的變化，表示為變化，表示為壓力與容積的關系圖（壓力與容積的關系圖（p-V p-V 圖）圖）或或壓力壓力與曲軸轉角的關系圖（與曲軸轉角的關系圖（ 圖）圖）。 示功圖包含了示功圖包含了許多反映內燃機性能的信息和數(shù)據(jù)許多反映內燃機性能的信息和數(shù)據(jù)，是評價分析內燃機性能的主要手段。，是評價分析內燃機性能的主要手段。 下圖（下圖（a a）是四沖程汽油機的示功圖，指示功是）是四沖程汽油機的示功圖，指示功是 W W1 1是正功，是正功，W W2 2是泵氣功，對非增壓機而言是負功。是泵氣功，對非增壓機而言是負功。 下圖（下圖（b b）是二沖程汽油機（非增壓）的示功圖，）

19、是二沖程汽油機（非增壓）的示功圖，二沖程機沒有單獨的進排氣行程，只有二沖程機沒有單獨的進排氣行程，只有acac壓縮過程、壓縮過程、cdcd燃燒過程、燃燒過程、dada膨脹（作功）過程和膨脹（作功）過程和eabeab掃氣過程。指掃氣過程。指示功示功abcdeaabcdea為正功。為正功。21WWWip發(fā)動機示功圖發(fā)動機示功圖續(xù)1、進氣過程（r-a線），此時進氣門打開，排氣門關閉，活塞由上止點向下止點移動。二、四行程發(fā)動機的實際循環(huán)進氣過程：換氣，為氣缸進氣過程：換氣，為氣缸Q-WQ-W轉換物質準備轉換物質準備 理想理想無損失的可逆過程；無損失的可逆過程； 純空氣，純空氣，p=pp=p0 0 實際

20、實際進氣流動損失：進氣流動損失： 熱交換：高溫零件加熱熱交換：高溫零件加熱 殘余廢氣殘余廢氣22vpppasasaaTTT進氣道、氣缸進氣道、氣缸壁、進排氣門壁、進排氣門n一般進氣終點的壓力pa和溫度Ta的范圍是： 汽油機 pa =(0.8-0.9) p0 Ta =340-380K 柴油機 pa =(0.85-0.95) p0 Ta =300-340K 增壓柴油機 pa =(0.9-1.0) pk Ta =320-380K 汽車發(fā)動機增壓壓力 pk =(1.3-2.0) p0 分析：為什么柴油機進氣終了的壓力比汽油機大，而溫度比汽油機低？2、壓縮過程(a-c線)，進排氣門均關閉，活塞由下止點向

21、上止點移動，缸內工質受到壓縮，溫度、壓力不斷上升，工質受壓縮的程度用壓縮比表示 。壓縮行程（過程）壓縮行程（過程） 作用：燃燒前的準備作用：燃燒前的準備提高提高p p和和T T； 提高膨脹比提高膨脹比提高效率提高效率 理想：純空氣，絕熱過程：理想：純空氣，絕熱過程：k=1.4;k=1.4; 實際：多變過程實際：多變過程熱交換熱交換/ /漏氣，平均多變指數(shù)；漏氣，平均多變指數(shù)； 原則：以平均原則：以平均n n1 1計算結果計算結果終了狀態(tài)相同，即終了狀態(tài)相同，即 壓縮終了狀態(tài)：壓縮終了狀態(tài)： 1nacpp11nacTTn壓縮比是發(fā)動機的一個重要的結構參數(shù)。n在汽油機中，為了提高熱效率，希望增加壓

22、縮比，但受到汽油機不正常燃燒的限制。n在柴油機中，為保證噴入氣缸的燃料能及時自燃以及冷起動時可靠著火，必須使壓縮終點有足夠高的溫度，要求較高的壓縮比。 n的大致范圍是： 汽油機 =7-12 柴油機 =14-22 增壓柴油機 =12-15n壓縮終了的壓力和溫度的大致范圍是： pc（MPa） Tc（K）汽油機 0.8-2.0 600-750柴油機 3.0-5.0 750-1000增壓柴油機 5.0-8.0 900-1100n壓縮過程的作用：增大工作過程的溫差，獲得最大限度的膨脹比，提高熱功轉換效率，同時也為燃燒過程創(chuàng)造有利的條件。 3、燃燒過程（c-z線）的作用是將燃料的化學能轉變?yōu)闊崮?，使工質的

23、壓力、溫度升高。放出的熱量越多，放熱時越靠近上止點，熱效率越高。此時進排氣門均關閉，活塞處在上止點前后 。 汽油機燃燒過程：n汽油與空氣形成的可燃混合氣是在上止點前由電火花點火而燃燒（圖c點）；n火焰迅速傳播到整個燃燒室；n工質的壓力、溫度劇烈上升，整個燃燒接近于定容加熱 。 柴油機燃燒過程：n在上止點前就開始噴油（圖中的c），柴油微粒迅速蒸發(fā)而與空氣混合，并借助于壓縮空氣的熱量而自燃，開始，燃燒速度很快，而氣缸容積變化很小，所以工質的壓力、溫度劇增，接近于定容加熱，如圖中的c-z段；n接著，是一面噴油，一面燃燒，燃燒速度緩慢下來，且隨著活塞向下止點移動，氣缸容積增大，所以氣缸壓力升高不大，而

24、溫度繼續(xù)上升。該過程接近于定壓加熱。燃燒的最高爆發(fā)壓力及最高溫度的大致范圍是； pz（MPa） Tz（K）汽油機 3.0-6.5 2200-2800柴油機 4.5-9.0 1800-2200增壓柴油機 9.0-13.04、膨脹過程 膨脹過程中，進、排氣門關閉，高溫、高壓的工質推動活塞，由上止點向下止點移動而膨脹做功，氣體的壓力、溫度迅速降低。膨脹做功行程=燃燒過程+膨脹過程作用：實現(xiàn)E Q1W的能量轉換過程通過曲柄通過曲柄連桿機構連桿機構 膨脹過程比壓縮過程更為復雜，除有熱交換和漏氣損失外，還有補燃（即一些燃料不能及時燃燒，在膨脹行程中繼續(xù)燃燒）等現(xiàn)象。n發(fā)動機膨脹終了的壓力和溫度的大致范圍是

25、： pb（MPa） Tb （K） 汽油機 0.3-0.6 1200-1500 柴油機 0.2-0.5 1000-1200柴油機柴油機 高，膨脹比大，熱效率高，膨脹終了溫度及壓力高，膨脹比大，熱效率高，膨脹終了溫度及壓力都比汽油機小都比汽油機小5、排氣過程n當膨脹過程結束時，排氣門打開，活塞由下止點返回上止點移動，將氣缸內的廢氣排除 。n排氣過程（圖中的b-r線）中，由于排氣系統(tǒng)有阻力，排氣終了的壓力pr大于大氣壓力p0，壓力差pr-p0用來克服排氣系統(tǒng)的阻力。阻力愈大，排氣終了的壓力pr愈大，殘留在氣缸中的廢氣就愈多。 n排氣終了的壓力和溫度的范圍是：n汽油機和柴油機 pr=(1.05-1.2

26、) p0 廢氣渦輪增壓柴油機 pr=(0.75-1.0) pk 汽油機 Tb =900-1100 柴油機 Tb =700-9001.4 實際循環(huán)的評定兩類指標的比較n指示指標（i） 以工質在氣缸內對活塞做功為基礎，評定實際循環(huán)質量的好壞。評價實際循環(huán)的做功能力和經(jīng)濟性評價實際循環(huán)的做功能力和經(jīng)濟性。n有效指標（e） 以曲軸對外輸出的功率為基礎，代表整機的性能。1、平均指示壓力 pmi Wi ：一個實際循環(huán)工質對活塞所做的有用功，稱為指示功（kJ）Vs ：氣缸工作容積（L） simiVWp一、實際循環(huán)的做功能力和經(jīng)濟性實際循環(huán)的做功能力和經(jīng)濟性- -指示指標平均指示壓力 pmi意義：n以一個假想

27、的、大小不變的壓力作用在活塞上，使活塞移動一個行程，其所做的功等于循環(huán)功，則此假想的壓力即為平均指示壓力 pminpmi 的物理意義是單位氣缸工作容積的指示功,是衡量實際循環(huán)動力性能的一個重要指標。 汽油機 0.8 - 1.50.8 - 1.5 MPaMPa 柴油機 0.7 - 1.10.7 - 1.1 MPaMPa 增壓柴油機 1.0 - 2.51.0 - 2.5 MPaMPa意義：比較不同氣缸的做功能力； 評價Vs的利用程度12030260inVpinVpinWtiWPsmismiiii指示功率：發(fā)動機單位時間所做的指示功指示功率：發(fā)動機單位時間所做的指示功其中，其中， : 1個循環(huán)所需時

28、間（個循環(huán)所需時間（s） n: 發(fā)動機轉速發(fā)動機轉速 r/min; i : 氣缸數(shù)氣缸數(shù) ：沖程數(shù)，四沖程機：沖程數(shù)，四沖程機 =4 二沖程機二沖程機 =2nt2602、指示功率 Pi i（Ni i）pmi 、Pi是做功能力評價指標是做功能力評價指標動力性指標動力性指標3、指示熱效率 i in指示熱效率i i：實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量之比值 n指示熱效率i i 的范圍 汽油機 0.3 - 0.4 柴油機 0.4 - 0.5 n與循環(huán)熱效率 t t 的比較 iiiQW4、指示比油耗 bi i（gi i）n指示燃料消耗率（簡稱指示比油耗）是指單位指示功的耗油量n單位【g / (kW h)】

29、 汽油機 205-320 柴油機 170-205310iiPBb6106 .3hbiibi、i是評定發(fā)動機實際循環(huán)經(jīng)濟性的重要指標。二、發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性有效指標n發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性指標是以曲軸對外輸出的功率為基礎，代表了發(fā)動機的整機性能，通常稱它們?yōu)橛行е笜?。n發(fā)動機的指示功率Pi 并不能完全對外輸出n功在發(fā)動機內部的傳遞過程中，不可避免有損失Pm（機械損失功率） ，這些損失包括： 運動零件的摩擦損失.如活塞、活塞環(huán)對缸壁的摩擦，曲柄連桿機構軸承的摩擦，氣閥機構的摩擦等。(最大) (1)有效功率 Pe Pe = Pi Pm (kW)Pm 機械損失功率 Pe 有效功率，可由試驗測得 驅動附

30、屬機構的損失.如驅動水泵、機油泵、噴油泵、風扇、電動機等。 泵氣損失.進排氣過程所消耗的功 1、動力性指標（2）有效轉矩 Ttq（Me）n由功率輸出軸輸出的轉矩稱為有效轉矩Ttq(N.m)。它與有效功率Pe（kW）之間的關系是 ： 95501000602nTnTptqtqe 或或 一般，汽油機：一般，汽油機： 柴油機：柴油機： 增壓柴油機：增壓柴油機：tqstqsesemeTiVTinVPVWp31014. 3MPa30 kW30inVpPsmeeMPa3 . 17 . 0mepMPa0 . 16 . 0mepMPa2 . 29 . 0mep（3）平均有效壓力pme 發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出

31、的有效功。與有效功率Pe 之間的關系是：pme值大，說明單位氣缸工作容積對外輸出的功多，做功能力強 提高提高n n，可增加發(fā)動機單位時間做功次數(shù)，可增加發(fā)動機單位時間做功次數(shù)，PePe C Cm m ，活塞熱負荷，活塞熱負荷 ，慣性力，慣性力 ，磨損，磨損 ，壽命，壽命 ； 為限制為限制C Cm m , ,可可 S S S S/ /D D。 S S/ /D D11時為短行時為短行程。但程。但 S/DS/D ，燃燒室高，燃燒室高 ，影響混合氣形成和燃，影響混合氣形成和燃燒。燒。（4）轉速n和活塞平均速度Cm30SnCmS：活塞行程：活塞行程一般汽油機不超過18m/s，柴油機不超過13m/s。一般

32、一般 汽油機：汽油機：n=36008000r/minn=36008000r/min； 柴油機：柴油機：n=20005000r/minn=20005000r/min； 增壓柴油機：增壓柴油機： n=15004000r/minn=15004000r/min；smCm/1810smCm/159smCm/128nn、Cm、S/D值的大致范圍是： n（r/min） Cm（m/s） S/D 小客車汽油機 5000-8000 12-18 0.7 - 1.0載貨車汽油機 3600-4500 10-15 0.8 - 1.2 汽車柴油機 2000-5000 9-15 0.75- 1.2增壓柴油機 1500-400

33、0 8-12 0.9 - 1.3 2、經(jīng)濟性指標1QWeen有效熱效率e e 的范圍 汽油機 0.25 - 0.3 柴油機 0.3 - 0.45 n與指示熱效率 i i 、循環(huán)熱效率t的比較（1）有效熱效率en有效熱效率e e：有效功與所消耗燃料熱量之比值（2）有效燃油消耗率be(ge)n有效燃料消耗率（簡稱比油耗）是指單位有效功的耗油量n單位【g / (kW h)】汽油機 270325（205-320）柴油機 190285（170-205）n與指示燃料消耗率的比較1000eepBb6106.3hbee單位時間、單位有效功率所消耗的燃料量 單位氣缸工作容積輸出的額定功率。評價氣缸工作容積的利用

34、效率。seLiVPP 定義式定義式;30smeeniVpP npnpPmemeL30稱稱p pmemen n為發(fā)動機強化指標；發(fā)展趨勢：為發(fā)動機強化指標；發(fā)展趨勢： 高功率（強化）、更輕巧、更緊湊型發(fā)動機高功率（強化）、更輕巧、更緊湊型發(fā)動機但但n n的提高受活塞平均速度的限制。的提高受活塞平均速度的限制。（1）升功率PL：3、發(fā)動機強化指標（2）比質量me （kgkW）（表征發(fā)動機質量利用程度和結構緊湊性）（3）強化系數(shù)pme Cm （MPa m/s） eePmmn P PL L m me e p pmemeC Cm m 汽油機 30-70 1.1-4.0 8-17 汽車柴油機 18-30

35、2.5-9.0 6-11 拖拉機柴油機 9-15 5.5-16 9-154、環(huán)境指標： 氣態(tài)污染物：指排氣污染物中的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、二氧化碳COCO2 2 等。 顆粒物(微粒, PM)：指按規(guī)定的試驗方法，在最高溫度為325K(52)的稀釋排氣中，由過濾器收集到的排氣成分。（1） 排放指標：指發(fā)動機在Q1W過程中，因燃燒而排出的環(huán)境污染物的限制指標。2）蒸發(fā)物：汽油機燃油系統(tǒng)蒸發(fā)的HC化合物。1）尾氣排放物有害排放物：尾氣排放物、蒸發(fā)物、噪聲。各國法規(guī)限制標準發(fā)展趨勢：各國法規(guī)限制標準發(fā)展趨勢：3）噪聲 噪聲會刺激神經(jīng)，使人心情煩燥、反應遲鈍、甚至產(chǎn)

36、生耳聾、高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。汽車是城市的主要噪聲源之一，發(fā)動機又是汽車的主要噪聲源，故必須給予控制。 一、機械效率mn有效功率和指示功率的比 :npmm：平均機械損失壓力n聯(lián)系兩類指標的紐帶 汽油機：0.70.9 柴油機：0.70.85mimmimmimeiemppPPppPP111.5 1.5 機械損失機械損失意義：評價發(fā)動機內部動力傳遞效率意義：評價發(fā)動機內部動力傳遞效率機械損失的分配情況 機械損失名稱機械損失名稱 占占P Pm m的百分比（的百分比（% % ） 占占P Pi i的百分比的百分比（% %）n摩擦損失 62-75 8-20 n驅動各種附件損失 10-20 1-5 n帶動機械

37、增壓器損失 6-10 n泵氣損失 10-20 2-4 n總功率損失 10-30 二、機械損失的影響因素n氣缸直徑和行程n摩擦損失n轉速n負荷n潤滑油品質和冷卻水溫度1、氣缸直徑和行程n根據(jù)試驗，機械損失功率與缸徑、行程的大致關系為 D氣缸直徑；S活塞行程；Dm曲軸的平均直徑；K與氣缸數(shù)和轉速有關的常數(shù)。n當發(fā)動機工作容積增加，即加大缸徑或行程時，機械損失功率增加，但因氣缸的面積與容積之比值（AV）減小，相對摩擦面積減少，故相對的機械損失少，機械效率提高。n當氣缸工作容積一定，而行程、缸徑比（SD）減小時，則因活塞平均速度Cm值和AV值均有所下降，所以機械效率提高。 DSDKPmm2、摩擦損失

38、n在機械損失中，摩擦損失所占比例最大，達70%左右，故降低摩擦損失一直是極為關注的問題。 n活塞組件是發(fā)動機中主要的摩擦源，產(chǎn)生摩擦的部件是：活塞環(huán)、活塞裙部和活塞銷。 n曲軸組件 曲軸摩擦源于軸頸與軸承（包括主軸頸、連桿軸頸或平衡軸頸）及其密封裝置。 n配氣機構 ：減小配氣機構運動件質量，降低彈簧負荷，在搖臂與凸輪接觸面處加入滾動軸承等，都是減少配氣機構摩擦損失的有效措施。 n氣缸套內壁、軸頸、軸承等各摩擦表面的加工精度、零件材料及熱處理等，對摩擦損失也有較大影響。 3、 轉速n（或活塞平均速度Cm） n發(fā)動機轉速上升（Cm隨之加大），致使： n1）各摩擦副間相對速度增加，摩擦損失增加。n2）曲柄連桿機構的慣性力加大，活塞側壓力和軸承負荷均增高，摩擦損失增加。 n3）泵氣損失加大。 n4）驅動附件消耗的功多。 nn上升，機械損失功率增加，機械效率下降。 n在用提高轉速的手段來強化發(fā)動機動力性能時，m的降低成為重要障礙之一。 4、負荷 n隨負荷減小，機械效率m下降，直到空轉時有效功率Pe=0，指示功率Pi全部用來克服機械損失功率，即Pi=Pm，故m=0。 5、潤滑油品質